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perfectionnements à la mesure préoise de courtes périodes de temps.
La présente invention se raporte à des perfectionnements à la mesure précise de courtes périodes de temps, s'écoulant entre les commenoements de deux trains d'ondes de la même fréquence cy- clique et à l'application de ladite mesure à des problèmes prati- ques, tels par exemple que la mesure précise de l'intervalle de temps écoulé entre deux impulsions électriques produites, par exem- ple dans la détermination du temps de trajet d'un projectile, les- dites impulsions étant produites par des moyens photo-électriques ou.magnétiques, par exemple, quand le projectile passe par des points déterminés de l'espace. La vitesse moyenne est calculée d'après le temps écoulé entre les commencements des deux impulsions électriques.
Des systèmes connus pour la détermination de la vitesse d'un projectile en vol, à la manière ci-dessus indiquée, nécessi- tent des appareils coûteux et l'emploi d'un très grand nombre de tubes électroniques. De plus, ces systèmes ne donnent pas une lec-
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ture directe de la valeur de temps désirée. L'invention a notam- ment pour objet la constitution de systèmes simplifiés pour la mesure précise d'une période de temps définie, par exemple, par deux impulsions électriques, lesdits systèmes devant donner une lecture directe en fonction de toutes échelles ou de toutes uni- tés désirées.
Sous un aspect plus large, l'invention prévoit des sys- tèmes de mesure de l'intervalle de temps écoulé entre les com- mencement de deux trains d'ondes. On comprendra plus loin que l'expression temps compris entre deux trains d'ondes désignela période s'étendant entre les instants où débutent ces deux trains d'ondes.
D'une façon générale, l'invention prévoit des systèmes de msure de l'intervalle de temps s'écoulant entre deux trains d'ondes de la même fréquence cyclique. Les deux systèmes sont caractérisés en ce que la fréquence desdits trains est divisée @ par un facteur tel que la fréquence résultante à une période de meme ordre que l'intervalle de temps à mesurer et l'on mesure la différence de phase entre les ondes résultantes des deux trains d'ondes.
Sous un autre de ses aspects, l'invention prévoit de faire subir aux trains d'ondes les étapes successives de division de fréquence et de mesurer ensuite la différence de phase entre les ondes ayant subi d'égales divisions de fréquence.
La précision de la mesure de temps ainsi obtenue est de l'ordre d'une période d'oscillation des ondes des deux trains et, si l'on désire une précision à environ un micro-seconde,près, on doit donner à lé fréquence des ondes des deux trains une fré- quence de un méga-cycle par seconde.
L'invention a de multiples applications à la mesure pré- cise de toute quantité susceptible d'être représentée par un in- tervalle de temps entre les temps d'occurrence de deux phénomènes, c'est à dire de deux variations physiques susceptibles de commander Inapplication des deux trains d'ondes à l'appareil de mesure.
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Par exemple, les trains d'ondes peuvent être appliqués à l'appa- reil de mesure sous la commande d'impulsions de courant continu, comme dans le cas de la mesure de la vitesse d'un projectile.
L'invention est basée sur le principe que, lorsque l'on divise la fréquence de deux ondes de même fréquence par un certain facteur, le déphasage mutuel des deux ondes est divisé par le même facteur. Ainsi, s'il existe, entre deux ondes une différence de phase s'élevant à plusieurs cycles, grâce à une division de fréquence par un facteur appoprié, on obtiendra finalement une fréquence à laquelle le déphasage est inférieur à un cycle de la- dite fréquence et est sisceptible d'être mesuré avec précision sur un phasomètre.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante et à l'examen des dessins joints qui en repré- sentent schématiquement, à titre d'exemple non limitatif, un mode de réalisation.
La figure I illustre le principe de l'invention.
La figure 2 représente symboliquement sous forme de rec- tangles, un mode de réalisation pratique de l'ivention.
La figure 3 représente de la même manière l'application de l'invention à la mesure de l'intervalle de temps écoulé entre les débuts de deux impulsions.
La figure 4 est le schéma du circuit d'un 'commutateur électronique compris dans la figure 3.
A la figure I des dessins, deux trains de diviseurs de fréquence connectés en cascade ont été représentés par les rec- ta@gles DI. D2. D3. D4. et D'I, D'2, D'3, D'4. Chaue diviseur est alimenté à une note donnée et il est établi de manière à la divi- ser par le facteur 10. Tout autre facteur peut être employé. L'a- vantage de l'utilisation du facteur 10 est que l'appareil donne une lecture directe sur une échelle décimale'. Les premiers divi- seurs des trains DI et D'I sont alimentés par un générateur d' oscillations G, fonctionnant dans la fréquence désirée qui peut
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*être commodément un mégacycle. Le générateur G a nécessairement une fréquence instable et doit donc être commandé par cristal, ou bien on peut employer toute autre espèce de générateur stable.
PI. P2. P3. P4 sont des phasomètres réalisés, par exemple, sous la forme d'oscillographes à tube à faisceau cathodique, mesurant les différences de phase entre les sorties des étages correspon- dants DI et D'I, D2 et D'2, etc...
On suppose que l'interrupteur SI est fermé. Ceci met en fonctionnement le train de diviseurs de fréquence DI à D4. Tou- te fermeture ultérieure de l'interrupteur S2 mettra en fonctionne- ment le train de diviseurs de fréquence D'l à D'4.
Si l'on met en fonctionnement S2, moins de 10 cycles de la fréquence F du générateir G après la m@se en fonctionnement de SI, le déphasage mutuel des énergie* de sortie de DI et de D'I, enregistré sur le phasomètre PI sera inférieur à I cycle, ou inférieur à 360 #. De la même manière, on voit que toute diffé- rence dans les temps d'actionnements de S2 et de SI égale à un nom- bre de cycles de fréquence F inférieur à 100 causera sur le phaso- mètre P2 une lecture sans ambiguité et il en sera de même entre 0 et 1.000: une lecture sans ambiguïté sera produite sur le pha- somètre P3 et, entre 0 et 10.000; sur le phasomètre P4. Les chai- nes de phasomètres peuvent être prolongées autant qu'on le désire.
Deci veut dire que 360# enregistrés sur PI représentent 10 cycles de F, ou IO microsecondes si F est égal à I mégacycle par seconde.
Par suite une microseconde est représentée par 36# sur PI. A mesure que la division par IO se continue, la phase à la sortie des -étages est divisée par 10 et, par suite, une microseconde est représen- tée par 36#; 3,6#, 0,36#, 0,036#, sur PI. P2. P3. P4 respectivement De la sorte, l'intervalle de temps est obtenu directement en mi- crosecondes, en partant du phasomètre de droite jusqu'au phaso- mètre d'unité PI à gau@he, tous les appareils de mesure étant étalonnés de 0 à 9 pour des angles de phase de O#; 36#; 72#; etc.. jusqu'à 324#.
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On remarquera que l'interrupteur SI doit rester fermé au moins pendant la période s'écoulant entre la fermeture de SI et de S2 et, en fait, jusqu'à ce que la lecture ait été relevée.
La figure 2 est relative à un mode de réalisation pra- tique. Les diviseurs de fréquence DI à D4 et D'I à D'4 peuvent comprendre chacun toutes dispositions bien connues telles, par exemple, qu'une paire de triodes connectées en relais à relaxation, ou le dispositif équivalent à lampe multigrille. unique, ou tout autre montage multitibrateur comportant une condition de stabilité et une constante de temps permettant à la division de se faire par le facteur désiré, c'est à dire 10. Comme de tels systèmes diviseurs fonctionnent d'ordinaire avec une commande par impulsions électriques, on a indiqué un générateur d'impulsions PG.
Ledit générateur d'impulsions peut être , par exemple, un limiteur d'am- plitude produisant une onde de forme rectangulaire et un réseau différenciateur, alimenté par la sortie'du limiteur d'amplitude.
Les impulsions différenciées positives ou négatives sont éliminées . au moyen d'un dispositif redresseur et les impulsions restantes forment un train dans lequel les impùlsions successives sont exac- tement espacées d'une microseconde.
Les interrupteurs SI et S2 peuvent être fermés de toute manière désirée. Sur les dessins, on les a représentés corame ac- tionnés sous forme de contacts de relais RI et R2,lesdits relais peuvent avoir un retard de relâchement suffisant pour maintenir les contacts fermés pendant une période convenable, plus longue.que l'intervalle à mesurer. A titre de variante, ces relais peuvent être maintenus actionnés sous la commande d'impulsions électrique de durée supérieure à la période à mesurer . Ces impulsions d'ex- citation sont produites sous la commande d'impulsions qui marquent le début et la fin de la période à mesurer. Selon un autre mode de réalisation, les interrupteurs SI et S2peuvent être des interrup- teurs électroniques tels que décrits à propos de la figure 3.
Des indaioateurs de phase de forme convenable comportent
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de petits oscillographes à faisceau cathodique indiqués en P4 seulement, mais on doit comprendre que PI à P3 comportent également des indicateurs analogues. On fait passer l'énergie de sortie de l'un des diviseurs d'une paire, par exemple, de D4 de la paire D4 - D'4, à travers un flltre représenté par un rectangle I, de manière à produire des ondes sinusoidales que l'on applique à un système diviseur de phase représenté par le rectangle 2, de ma- nière à produire deux ondes en quadrature, qui sont appliquées chacune à l'un des organes de déviation disposés à angle droit l'un de l'autre, du tube à faisceau cathodique. Ces organes sont représentés sous forme de paires de plaques déviatrices 3, 5 et 4, 6.
On donne ainsi au faisceau de l'oscillographe un balayage cir- culaire . La sortie de l'autre diviseur D'4 de la paire est agencée de manière à appliquer une impulsion à la grille de commande d'in- tensité 7 de l'oscillographe. Dans ce but, l'énergie de sortie de D'4 peut être appliquée à un circuit différenciateur représenté par le bloc 8 et les impulsions courtes marquant les flancs avant et arrière de l'onde de sortie de D'4 sont appliquées à la grille de commande 7, de sorte que l'impulsion marquant le flanc avant ren< la trace du faisceau électronique seulement à l'instant de l'appli- cation de l'impulsion à 7. Selon une variante, on peut faire pro- duire par l'impulsion un pont noir sur une trace brillante com- me bien connu.
En pratique, les diviseurs peuvent avoir un rapport travail-repos élevé auquel cas l'impulsion de sortie du diviseur D'4 peut être assez courte sans différenciation.
Une indication de phase est aisi un spot, tournant de façon angulaire, conformément au déphasage mutuel des ondes à mesurer.
La lecture faite sur les écrans des quatre oscillographes PI à P4 est maintenant préciseà une micro-seconde près et elle est à lecture directe jusqu'à 9.999 microsecondes, sans ambiguité.
Si l'intervalle de temps à mesurer est antérieurement connu avec une précision de IO%, on peut mesurer au maximum un intervalle d'un dixième de seconde avec une précision de I microseconde.
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La figure 3 représente un système convenable comportant utilisation d'interrupteurs électroniques pour SI et S2. L'interrup- teur SI comprend un circuit porte représenté par PGI. Il peut con- sister, par exemple, en une pentode dont la grille de rejet est normalement polarisée négativement par un montage à déclenchement, à double stabilité, représenté par le rectangle TI. Le montage d'un tel dispositif est représenté à la figure 4. Le circuit à déclenchement TI comprend deux dispositifs à décharge électroni- que 9, IO, disposés de,manière à présenter deux conditions de stabilité ? Normalement, le courant passe dans le tube 10 et pro- duit une polarisation négative pour la grille de rejet de la pen- tode. Ladite polarisation négative peut être commodément recueil- lie à partir de la grille du tube 9 .
Ledit tube 9 n'est parcou- ru par aucun courant. La première impulsion arrivante, celle qui marque le commencement de la période à mesurer, est appliquée à la grille du tube 9 et,,si l'on suppose qu'elle est positive, elle déclenche le circuit vers son. autre condition de stabilité, pour laquelle le courant cesse de passer dans le tube IO et elle supprime la polarisation de la grille d'arrêt du tube II, per- mettant ainsi aux oscillations de G appliquées à la grille de commande, de traverser le tube II. Les impulsions rectangulaires obtenues à la sortie du tube II sont appliquées à DI, comme précédemment décrit. On comprendra que la disposition des circuits de T2 et de PG2 est analogue. D'autres dispositions convenables se présenteront à l'esprit de l'homme de l'art.
L'impulsion n# 2, marquant la fin de l'intervalle de temps à mesurer est appliquée au circuit multivibrateur T2, com- me on s'en rendra oompte. Les circuits à déclenchement TI et T2 peuvent être ramenés à leurs conditions originales par l'appli- cation d'un potentiel négatif élevé à la grille de commande du tube 9, ou d'un potentiel positif à la grille de commande du tube 10, ou de potentiels correspondants aux cathodes de ces tubes comme bien connu quand les circuits portes PGI et PG2 sont fer més au passage des oscillations de G.
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On lira alors l'intervalle de temps en microsecondes sur PI - P4, comme précédemment décrit.
Selon une variante du dispositif décrit à propos de la figure 3, le multivibrateur TI peut être établi de manière à présenter une condition de stabilité, pour laquelle le courant passe normalement dans le tube 10, de manière à polariser la grille de rejet du tube II et à maintenir fermée la porte PGI et son rapport travail-repos peut être tel que la porte PGI soit ouverte pendant une période plus longue que celle à mesurer et suffisamment plus longue pour rendre possible la lecture visuelle.
On remarquera que PGI et PG2 fonctionnent comme limi- teurs d'amplitude aussi bien que comme circuits portes.
En plus de la mesure de vitesse, par exemple d'un pro- jectile, comme mentionnée plus haut, l'invention peut être uti- lisée à la mesure a'une vitesse en général, par mesure d'un in- tervalle de temps. Elle peut également être utilisée à la mesure de l'accélération par la mesure de deux ou de plus de deux inter- valles, comme on s'en rendra compte. Une autre utilisation possi- ble est la mesure du temps d'actionnement d'un relais électr-ma- gnéti,que. Dans ce cas, l'impulsion n# 1 est obtenue par une onde d'excitation et l'impulsion ne 2 par l'opération du relais. D'au- tres utilisations sont la mesure des temps de transit dans les dispositifs à retardement, sur les lignes téléphoniques, les câbles etc.. et en général, celle de toute période de temps non récurrente